Polygenie

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Polygenie (engl. polygene oder multiple factor) ist ein Begriff aus der Genetik und bezeichnet die Tatsache, dass die Ausprägung eines Merkmals (Phänotyps) nicht durch ein einzelnes Gen (Monogenie), sondern durch mehrere Gene bestimmt wird.[1]

Beispiele sind etwa die Körpergröße, Gewicht, Intelligenz, Pigmentierung (Haarfarbe, Hautfarbe) und mehrere Krankheiten (Asthma, Bluthochdruck).

Polygen vererbte Merkmale sind sehr schwer zu untersuchen, unter anderem weil:[2]

  • Einige bzw. viele Gene dasselbe Merkmal bedingen.
  • Jedes Gen einen kleinen Effekt auf den Phänotyp hat.
  • Die Effekte verschiedener Gene sich summieren.

Es handelt sich hierbei also um eine Abweichung von den mendelschen Regeln der Art, dass zwar jedes einzelne Gen nach den Vererbungsregeln weitergegeben wird, es aber bei der Merkmalsausprägung zu einer Vermischung der Genwirkungen kommt, sodass kein klarer Mendelscher Erbgang mehr erkennbar ist.[3] So hatte Gregor Mendel großes Glück bei seiner Untersuchung der Vererbung der Farbe von Erbsensamen und Erbsenblüten, denn diese werden einfach (monogen) vererbt.

Abgrenzung[Bearbeiten]

Das Gegenstück zur Polygenie ist die Pleiotropie (bzw. Polyphänie). Hier werden mehrere Phänotypen (Merkmale) durch nur ein Gen beeinflusst.

Eine andere Form der Gen-Interaktion stellt die Epistase dar. Es ist die Interaktion von Genen zwischen Allelen an unterschiedlichen Genorten (Genloci).

Arten der Polygenie[Bearbeiten]

Es werden zwei Arten der Polygenie unterschieden, die komplementäre und die additive.

Komplementäre Polygenie[Bearbeiten]

Bei der komplementären Polygenie bestimmen die beteiligten Genpaare unabhängig voneinander jeweils ein Teilmerkmal, und ergänzen sich so in ihrer Wirkung. Fehlt ein Genpaar, wird das Gesamtmerkmal nicht ausgeprägt.

Beispiele
  • Der Blutgerinnungsfaktor. Ein Ausgangsstoff wird durch von mehreren Genen synthetisierte Enzyme zum Endprodukt umgebaut, wobei jedes Enzym eine Zwischenstufe erzeugt, auch „Wirkkette“ genannt.[4]
  • Ausprägung von Kamm bei Hühnern[4]
  • Ausbildung des purpurnen Farbstoffs der Wohlriechenden Wicke Lathyrus odoratus (Versuche von W. Bateson und R. Punnett im Jahre 1905)[5]

Additive Polygenie[Bearbeiten]

Bei der additiven Polygenie wirken verschiedene Gene bei der Ausbildung eines Merkmals zusammen und addieren sich in ihrer Wirkung. Fehlt ein verstärkendes Gen, wird das Merkmal trotzdem ausgeprägt – nur schwächer. Diese Gene können sich auf verschiedenen Chromosomen befinden und werden deshalb meist unabhängig voneinander vererbt (keine Koppelung). Typisches Kennzeichen sind abgestufte Unterschiede und fließende Übergänge im Phänotyp. Entsprechende Merkmale werden von Genetikern "quantitative" Merkmale genannt.

Beispiele
  • Größe, Wuchshöhe, Färbungsintensität (Hautfarbe)[4]
  • Körnerfarbe von Weizen, untersucht 1909 vom Pflanzengenetiker Hermann Nilssohn-Ehle (1873–1949)[6]

Polygenie und Umwelteinflüsse (multifaktorielle Vererbung)[Bearbeiten]

Statistik der Körpergrößen als Diagramm. Die tatsächliche Körpergröße einer Person wird sowohl von den Genen als auch der Umwelt beeinflusst. Nimmt man alle Personen einer Population, so zeigt sich ein regelmäßiges Muster: die Normalverteilung.

Ist ein Merkmal sowohl von mehreren Genen als auch von Umweltfaktoren abhängig, spricht man von multifaktorieller Vererbung.[3][7]

Bei Betrachtung einer ganzen Population im Hinblick auf ein quantitatives Merkmal führt das Zusammenspiel von Polygenie und Umweltfaktoren zu einer kontinuierlichen Varianz des Phänotyps (innerhalb eines bestimmten Rahmens). Je mehr Gene beteiligt sind, desto kontinuierlicher wird die Kurve. Die kontinuierliche Variabilität (sowohl einzeln durch Polygenie bzw. Umweltfaktoren beeinflusst, als auch im Zusammenspiel dieser entstanden) führt zu einem Verteilungsmuster, das dem der Gauß-Kurve entspricht.[2] Insgesamt folgen viele menschliche Eigenschaften (IQ, Körpergröße, Gewicht) der Normalverteilung.[8]

Beispiele

Die Hautfarbe. An der Ausprägung der Hautpigmentierung des Menschen sind zahlreiche, möglicherweise Hunderte, Gene, beteiligt.[9] Das ermöglicht eine sehr weite Abstufung zwischen sehr dunkler und sehr heller Hautfarbe. Umwelteinflüsse wie die UV-Strahlung verändern den Phänotyp der Haut zusätzlich. Dabei wird in der Haut die Produktion von Melanin innerhalb genetisch festgelegter Grenzen zusätzlich angeregt und die Haut erscheint dunkler. Auch diese Reaktionsnorm besitzt eine genetische Basis.

Die Körpergröße. Zunächst wird sie in einem gewissen Rahmen vererbt. Das heißt, große Eltern bekommen in der Regel große Kinder. Die tatsächlich erreichte Größe hängt aber zusätzlich von der Qualität der Ernährung des Menschen ab; vor allem von der reichlichen Zufuhr von Eiweiß ab. Dabei begrenzt die individuelle genetische Konstitution jedoch die Größe auf ein Höchstmaß.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. polygen. In: Clemens Kirschbaum: Biopsychologie von A bis Z. Springer, Heidelberg 2008, ISBN 978-3-540-39603-1, S. 226.
  2. a b Polygenie. In: Humangenetik. auf: zum.de
  3. a b Heinrich Zankl: Genetik. 1. Auflage. C. H. Beck, 1998, ISBN 3-406-43994-2, S. 21/22.
  4. a b c Hans Stengel: Genetik. Buchner, Bamberg, DNB 550726543, S. 23f., sekundär zitiert nach Polygenie und Polyphänie – kurze Abhandlung (pdf)
  5. Genetik und Immunbiologie. (Natura). Klett, Stuttgart 1997, ISBN 3-12-042939-2. (Lehrerband)
  6. Jochen Graw, Wolfgang Hennig: Genetik. 5., vollst. überarb. Auflage. Springer, Berlin/ Heidelberg 2010, ISBN 978-3-642-04998-9, S. 456–459.
  7. Multifaktorielle (polygene) Vererbung. In: Werner Buselmaier, Gholamali Tariverdian: Humangenetik. 3., aktualis. und neu bearb. Auflage. Springer, 2004, ISBN 3-540-00873-X, S. 226.
  8. Arnold Lohaus, Marc Vierhaus, Asja Maass: Entwicklungspsychologie des Kindes- und Jugendalters für Bachelor. 1. Auflage. Springer, Berlin/ Heidelberg 2010, ISBN 978-3-642-03935-5, S. 126.
  9. A.K. Kalla (2007): Human Skin Colour, Its Genetics, Variation and Adaptation: A Review. Anthropologist Special Issue No. 3: 209-214. PDF

Literatur[Bearbeiten]

  • Jochen Graw, Wolfgang Hennig: Genetik. 5. Auflage. vollst. überarb. Auflage. Springer, Berlin/ Heidelberg 2010, ISBN 978-3-642-04998-9, S. 456–459.
  • Multifaktorielle (polygene) Vererbung. In: Werner Buselmaier, Gholamali Tariverdian: Humangenetik. 3., aktualis. und neu bearb. Auflage. Springer, 2004, ISBN 3-540-00873-X, Kapitel 6.

Weblinks[Bearbeiten]

  • Polygenie – Artikel in der Humangenetik bei zum.de